Topological Quantum Device Lab은 2차원 양자 물질과 그 헤테로구조에서 나타나는 다양한 양자 현상과 위상적 특성을 심층적으로 연구하는 선도적 연구실입니다. 본 연구실은 그래핀, 전이금속 칼코게나이드, 반데르발스 자성체 등 다양한 2차원 소재를 기반으로, 양자 홀 효과, 분수 양자 홀 상태, 위상적 전자상, 그리고 다체 상호작용 현상에 대한 실험적·이론적 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 비틀린 이중층 그래핀과 같은 구조에서는 층간 결맞음이 유도하는 엑시톤 응축, 분수 양자 홀 초유체, 비아벨리언 애니온 등 혁신적인 양자 상태를 실험적으로 관찰하고, 그 기초 물리와 응용 가능성을 탐구합니다. 또한, 다양한 2차원 물질을 조합한 반데르발스 헤테로구조를 설계·제작하여, 새로운 위상적 자성체와 신물질을 성장시키고, 극한 조건(초저온, 고자기장, 고압력 등)에서의 물성 측정을 통해 미지의 양자상과 위상적 현상을 규명하고 있습니다. 연구실은 고품질 단결정 성장, 정밀 나노패터닝, 저온 및 고자기장 수송 측정, 원자력 현미경 및 다양한 분석 장비를 활용하여, 실험적 정확성과 재현성을 극대화하고 있습니다. 또한, 삼성전자, 한국연구재단, DGIST, Max Planck Institute 등 국내외 유수 연구기관과의 협력 및 공동연구를 통해, 세계적 수준의 연구성과를 지속적으로 창출하고 있습니다. 본 연구실의 주요 연구 주제는 양자 홀 효과 및 분수 양자 홀 상태, 위상적 반데르발스 자성체, 신물질 설계 및 성장, 다체 상호작용과 위상적 전자상, 그리고 차세대 양자 소자 및 정보처리 응용 등입니다. 최근에는 모아레 초격자 구조에서의 비선형 란다우 팬, 밸리트로닉스, 스핀트로닉스, 위상 양자 컴퓨팅 등 첨단 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 이러한 연구를 통해, Topological Quantum Device Lab은 저차원 물질의 새로운 물리 현상에 대한 근본적 이해를 심화시키고, 차세대 양자 소자 및 정보기술의 혁신적 발전에 기여하고 있습니다. 실험과 이론을 아우르는 융합적 접근을 통해, 미래 양자과학의 핵심을 선도하는 연구실로 자리매김하고 있습니다.